双回线统一潮流控制器及其串联侧换流器控制方法技术

本发明专利技术涉及双回线统一潮流控制器及其串联侧换流器控制方法，通过计算双回线间的电流解耦项，在双回线统一潮流控制器串联侧换流器的电流内环各自增加考虑另一条回线电流的解耦项，并与本回线电流内环PI控制器和dq轴电流解耦项共同作用，得到换流器输出电压参考值，用于控制线路功率，能实现双回线间的潮流解耦控制，减小双回线功率调节时的相互影响，提高了系统动态响应特性，且控制结构简单易于实现。

Dual loop unified power flow controller and its series side converter control method

The present invention relates to a dual-circuit unified power flow controller and a control method of its series-side converter. By calculating the current decoupling term between the two circuits, the current decoupling term of the current inner loop of the series-side converter of the dual-circuit unified power flow controller is added to consider the current of the other circuit respectively, and the current inner loop PI controller and the DQ axial current are connected with the current inner loop of the double-circuit unified power flow controller and the current inner loop PI The output voltage reference value of the converter is obtained by using the current decoupling term to control the line power. The power flow decoupling control between the two circuits can be realized, the mutual influence of the power regulation between the two circuits can be reduced, the dynamic response characteristics of the system can be improved, and the control structure is simple and easy to realize.

【技术实现步骤摘要】
双回线统一潮流控制器及其串联侧换流器控制方法
本专利技术属于高压交流输电
，具体涉及双回线统一潮流控制器及其串联侧换流器控制方法。
技术介绍
随着我国经济的迅速增长，电力系统也得到了快速发展，各种大型电力系统的互联和新设备的使用，使得电网架构变得越来越庞大复杂，电网之间潮流分布不均且调控困难，部分线路存在过载失稳风险。灵活交流输电技术(FlexibleAlternativeCurrentTransmissionSystems,FACTS)是综合电力电子技术、通信技术和控制技术而形成的交流输电新技术，可以实现对输电系统的电压、阻抗和相位角的灵活控制，从而大大提高电力系统的调控灵活性和运行稳定性，并使得现有输电线路的输送能力大幅提高。统一潮流控制器(UnifiedPowerFlowController,UPFC)是FACTS中功能强大的一员，综合了许多FACTS器件的灵活控制手段，作为第三代FACTS的代表，被认为是最有创造性，且综合功能最全面的FACTS元件。统一潮流控制器主要由直流侧相连接的并联换流器和串联换流器组成，它拥有并联补偿和串联补偿的双重作用，运行方式非常灵活，具有良好的潮流控制能力，同时在交流系统振荡抑制和阻尼补偿方面也具有得天独厚的优势。公告号为CN104052073B的中国专利“一种统一潮流控制器的线路功率控制方法”，包括外环线路功率控制、内环阀侧电流控制及换流阀控制：外环线路功率控制根据输入的线路功率指令、实测线路电压、实测线路功率，计算得到串联侧换流器阀侧电流参考值；内环阀侧电流控制根据外环功率控制输出的阀侧电流参考值，以及实测阀侧电流值、实测阀侧电压，计算得到换流器输出电压参考值；最终换流器根据电压参考值输出相应的电压，控制线路功率达到参考值。实际的电力系统中，在电压等级较高的场合里，为了提高供电可靠性，多采用双回线，对于双回线结构，需要对双回线同时进行潮流控制才能优化电网潮流。而双回线并列运行时，线路两端相连接，彼此存在耦合。当调节本回线上的功率时，会导致端点电压的改变，端点电压的改变又会导致另一条回线上功率的变化，闭环控制作用下对另一回线功率的调节又会反过来影响本回线上的功率变换，因此双回线接线时，两条回线的统一潮流控制器存在严重的耦合，影响内环阀侧电流控制。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供双回线统一潮流控制器及其串联侧换流器控制方法，用于解决现有双回线统一潮流控制器串联侧换流器存在耦合导致内环阀侧电流控制动态性能差的问题。为解决上述技术问题，需要对双回线潮流进行解耦控制，本专利技术提出一种双回线统一潮流控制器的串联侧换流器控制方法，包括以下解决方案：包括外环线路功率控制和内环阀侧电流控制，其中，内环阀侧电流控制用于生成换流器输出电压参考值，换流器输出电压参考值的d轴分量包括d轴参考值第一分量、d轴参考值第二分量、d轴参考值第三分量，换流器输出电压参考值的q轴分量包括q轴参考值第一分量、q轴参考值第二分量、q轴参考值第三分量；阀侧d轴电流参考值和阀侧d轴电流反馈值作差，经过比例积分控制器，得到d轴参考值第一分量；阀侧q轴电流参考值和阀侧q轴电流反馈值作差，经过比例积分控制器，得到q轴参考值第一分量；阀侧q轴电流反馈值与本回线串联侧换流器的交流侧等效电抗作乘积，得到d轴参考值第二分量；阀侧d轴电流反馈值与本回线串联侧换流器的交流侧等效电抗作乘积，得到q轴参考值第二分量；另一回线阀侧q轴电流反馈值与所述另一回线对本回线的耦合电抗作乘积，得到d轴参考值第三分量；所述另一回线阀侧d轴电流反馈值与所述另一回线对本回线的耦合电抗作乘积，得到q轴参考值第三分量。本专利技术通过计算双回线间的电流解耦项(d轴参考值第三分量、q轴参考值第三分量)，然后在双回线统一潮流控制器串联侧换流器的电流内环各自增加考虑另一条回线电流的解耦项，并与本回线电流内环PI控制器和dq轴电流解耦项(d轴参考值第二分量、q轴参考值第二分量)共同作用，得到换流器输出电压参考值，用于控制线路功率，能实现双回线间的潮流解耦控制，减小双回线功率调节时的相互影响，提高了系统动态响应特性，且控制结构简单易于实现。进一步，换流器输出电压参考值的d轴分量还包括网侧d轴电压前馈，换流器输出电压参考值的q轴分量还包括网侧q轴电压前馈。即考虑在双回线统一潮流控制器串联侧换流器的电流内环各自增加考虑另一条回线电流的解耦项，与本回线电流内环PI控制器、电压前馈项以及dq轴电流解耦项共同作用，得到换流器输出电压参考值。考虑电压前馈项的作用时，内环阀侧电流控制在dq旋转坐标系下的数学模型为：式中，uv1d为换流器输出电压参考值的d轴分量，uv1q为换流器输出电压参考值的q轴分量，KiP为比例系数，KiI为积分系数，为阀侧d轴电流参考值，为阀侧q轴电流参考值，iv1d为阀侧d轴电流反馈值，iv1q为阀侧q轴电流反馈值，Lσ1为所述本回线串联侧换流器的交流侧等效电抗，Lσ2为所述另一回线对本回线的耦合电抗，ued为所述网侧d轴电压前馈，ueq为所述网侧q轴电压前馈。对应上述内环阀侧电流控制，本专利技术的外环线路功率控制包括以下步骤：通过线路有功和无功功率指令以及实测的线路交流电压，计算得到线路电流在dq旋转坐标系下的参考值，再经过串联侧换流器等效成串联变压器的变比换算转换，得到阀侧d轴、q轴电流参考值。具体的，将线路实测有功功率作为反馈值与线路有功功率指令值作差，通过PI控制器调节后，将调节后输出的值与通过所述变比换算转换得到的d轴电流值叠加，得到阀侧d轴电流参考值；将线路实测无功功率作为反馈值与线路无功功率指令值作差，通过PI控制器调节后，将调节后输出的值与通过所述变比换算转换得到的q轴电流值叠加，得到阀侧q轴电流参考值。为解决上述技术问题，本专利技术还提出一种双回线统一潮流控制器，包括以下解决方案：每一回线均连接有串联侧换流器，每个串联侧换流器均包括外环线路功率控制模块和内环阀侧电流控制模块，其中，内环阀侧电流控制模块用于生成换流器输出电压参考值，换流器输出电压参考值的d轴分量包括d轴参考值第一分量、d轴参考值第二分量、d轴参考值第三分量，换流器输出电压参考值的q轴分量包括q轴参考值第一分量、q轴参考值第二分量、q轴参考值第三分量；阀侧d轴电流参考值和阀侧d轴电流反馈值作差，经过比例积分控制器，得到d轴参考值第一分量；阀侧q轴电流参考值和阀侧q轴电流反馈值作差，经过比例积分控制器，得到q轴参考值第一分量；阀侧q轴电流反馈值与本回线串联侧换流器的交流侧等效电抗作乘积，得到d轴参考值第二分量；阀侧d轴电流反馈值与本回线串联侧换流器的交流侧等效电抗作乘积，得到q轴参考值第二分量；另一回线阀侧q轴电流反馈值与所述另一回线对本回线的耦合电抗作乘积，得到d轴参考值第三分量；所述另一回线阀侧d轴电流反馈值与所述另一回线对本回线的耦合电抗作乘积，得到q轴参考值第三分量。进一步，换流器输出电压参考值的d轴分量还包括网侧d轴电压前馈，换流器输出电压参考值的q轴分量还包括网侧q轴电压前馈。此情况下，所述内环阀侧电流控制模块在dq旋转坐标系下生成的数学模型为：式中，uv1d为换流器输出电压参考值的d轴分量，uv1q为换流器输出电压参考值的q轴分量，KiP为比例系数，KiI为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双回线统一潮流控制器的串联侧换流器控制方法，其特征在于，包括外环线路功率控制和内环阀侧电流控制，其中，内环阀侧电流控制用于生成换流器输出电压参考值，换流器输出电压参考值的d轴分量包括d轴参考值第一分量、d轴参考值第二分量、d轴参考值第三分量，换流器输出电压参考值的q轴分量包括q轴参考值第一分量、q轴参考值第二分量、q轴参考值第三分量；阀侧d轴电流参考值和阀侧d轴电流反馈值作差，经过比例积分控制器，得到d轴参考值第一分量；阀侧q轴电流参考值和阀侧q轴电流反馈值作差，经过比例积分控制器，得到q轴参考值第一分量；阀侧q轴电流反馈值与本回线串联侧换流器的交流侧等效电抗作乘积，得到d轴参考值第二分量；阀侧d轴电流反馈值与本回线串联侧换流器的交流侧等效电抗作乘积，得到q轴参考值第二分量；另一回线阀侧q轴电流反馈值与所述另一回线对本回线的耦合电抗作乘积，得到d轴参考值第三分量；所述另一回线阀侧d轴电流反馈值与所述另一回线对本回线的耦合电抗作乘积，得到q轴参考值第三分量。

【技术特征摘要】
1.一种双回线统一潮流控制器的串联侧换流器控制方法，其特征在于，包括外环线路功率控制和内环阀侧电流控制，其中，内环阀侧电流控制用于生成换流器输出电压参考值，换流器输出电压参考值的d轴分量包括d轴参考值第一分量、d轴参考值第二分量、d轴参考值第三分量，换流器输出电压参考值的q轴分量包括q轴参考值第一分量、q轴参考值第二分量、q轴参考值第三分量；阀侧d轴电流参考值和阀侧d轴电流反馈值作差，经过比例积分控制器，得到d轴参考值第一分量；阀侧q轴电流参考值和阀侧q轴电流反馈值作差，经过比例积分控制器，得到q轴参考值第一分量；阀侧q轴电流反馈值与本回线串联侧换流器的交流侧等效电抗作乘积，得到d轴参考值第二分量；阀侧d轴电流反馈值与本回线串联侧换流器的交流侧等效电抗作乘积，得到q轴参考值第二分量；另一回线阀侧q轴电流反馈值与所述另一回线对本回线的耦合电抗作乘积，得到d轴参考值第三分量；所述另一回线阀侧d轴电流反馈值与所述另一回线对本回线的耦合电抗作乘积，得到q轴参考值第三分量。2.根据权利要求1所述的双回线统一潮流控制器的串联侧换流器控制方法，其特征在于，换流器输出电压参考值的d轴分量还包括网侧d轴电压前馈，换流器输出电压参考值的q轴分量还包括网侧q轴电压前馈。3.根据权利要求2所述的双回线统一潮流控制器的串联侧换流器控制方法，其特征在于，所述内环阀侧电流控制在dq旋转坐标系下的数学模型为：式中，uv1d为换流器输出电压参考值的d轴分量，uv1q为换流器输出电压参考值的q轴分量，KiP为比例系数，KiI为积分系数，为阀侧d轴电流参考值，为阀侧q轴电流参考值，iv1d为阀侧d轴电流反馈值，iv1q为阀侧q轴电流反馈值，Lσ1为所述本回线串联侧换流器的交流侧等效电抗，Lσ2为所述另一回线对本回线的耦合电抗，ued为所述网侧d轴电压前馈，ueq为所述网侧q轴电压前馈。4.根据权利要求1所述的双回线统一潮流控制器的串联侧换流器控制方法，其特征在于，所述外环线路功率控制包括以下步骤：通过线路有功和无功功率指令以及实测的线路交流电压，计算得到线路电流在dq旋转坐标系下的参考值，再经过串联侧换流器等效成串联变压器的变比换算转换，得到阀侧d轴电流参考值和阀侧q轴电流参考值。5.根据权利要求4所述的双回线统一潮流控制器的串联侧换流器控制方法，其特征在于，将线路实测有功功率作为反馈值与线路有功功率指令值作差，通过PI控制器调节后，将调节后输出的值与通过所述变比换算转换得到的d轴电流值叠加，得到阀侧d轴电流参考值；将线路实测无功功率作为反馈值与线路无功功率指令值作差，通过PI控制器调节后，将调节后输出的值与通过所述变比换算转换得到的q轴电流值叠加，得...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖树，马焕，王先为，吴金龙，刘欣和，王昊，陈喆，吴桂军，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司经济技术研究院，许继集团有限公司，西安许继电力电子技术有限公司，许继电气股份有限公司，国网江苏省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32